DE1228083B - Integrating accelerometer - Google Patents

Integrating accelerometer

Info

Publication number
DE1228083B
DE1228083B DEN19832A DEN0019832A DE1228083B DE 1228083 B DE1228083 B DE 1228083B DE N19832 A DEN19832 A DE N19832A DE N0019832 A DEN0019832 A DE N0019832A DE 1228083 B DE1228083 B DE 1228083B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
eddy current
current body
mass
pendulum
temperature coefficient
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEN19832A
Other languages
German (de)
Inventor
John Mcelroy Slater
Doyle Ernest Wilcox
Darwin Legrand Freebairn
Walter L Pondrom Jun
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North American Aviation Corp
Original Assignee
North American Aviation Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GB925561A external-priority patent/GB934770A/en
Application filed by North American Aviation Corp filed Critical North American Aviation Corp
Priority to DEN19832A priority Critical patent/DE1228083B/en
Publication of DE1228083B publication Critical patent/DE1228083B/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P7/00Measuring speed by integrating acceleration
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/13Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position
    • G01P15/132Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by measuring the force required to restore a proofmass subjected to inertial forces to a null position with electromagnetic counterbalancing means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES Wffl&Wl· PATENTAMTFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY DEUTSCHES Wffl & Wl · PATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Number:
File number:
Registration date:
Display day:

GOIpGOIp

GOIcGOIc

Deutsche Kl.: 42 ο-17German class: 42 ο-17

N19832IXb/42o
4. April 1961
3. November 1966
N19832IXb / 42o
April 4, 1961
3rd November 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen integrierenden Beschleunigungsmesser mit einer Pendelmasse, einem damit verbundenen Wirbelstromkörper, einer Abnahmevorrichtung zum Messen der Winkelstellung des Pendels, einer Servoschleife mit angeschlossenem Motor, der eine Magnetanordnung dreht, die zur Rückstellung des Pendels auf den Wirbelstromkörper einwirkt, sowie mit einem Zählwerk zur Zählung der Motorumdrehungen.The invention relates to an integrating accelerometer with a pendulum mass, a associated eddy current body, a pick-up device for measuring the angular position of the pendulum, a servo loop with a connected motor that turns a magnet assembly that is used for the Resetting the pendulum acts on the eddy current body, as well as with a counter to count the Engine revolutions.

Eine Vorrichtung, die eine Geschwindigkeitsanzeige durch Integration von Beschleunigungen liefern kann, ist in der selbständigen Navigation sowie in der Fahrzeugsteuerung erwünscht. Viele Fahrzeugarten, wie z. B. Schiffe oder Flugzeuge, haben vorzugsweise unabhängige Navigationssysteme, die keine äußere Verbindung physikalischer Art oder mittels Strahlung erfordern. Der Trägheitsgeschwindigkeitsmesser ist eine solche Vorrichtung. Diese spricht auf Beschleunigungen an und liefert genaue Integration der Beschleunigungen zum Anzeigen der Geschwindigkeit.A device that can provide an indication of speed by integrating accelerations, is desirable in independent navigation as well as in vehicle control. Many types of vehicles, such as B. ships or airplanes, preferably have independent navigation systems that do not require external connection of a physical nature or by means of radiation. The inertial speedometer is one such device. This responds to accelerations and provides precise integration of the Accelerations to show the speed.

Die Beschleunigung jeder Masse ist der darauf wirkenden Kraft proportional. Wenn sich ein Fahrzeug beschleunigt, sucht die auf eine exzentrisch darin gelagerte Masse wirkende Trägheitskraft mit Bezug auf das Fahrzeug eine Auslenkung hervorzurufen. Eine gleich große entgegengesetzte Kraft ist notwendig, um die Masse in der unabgelenkten Stellung zu halten. Die auf die Zeit bezogene Integration der Kraft, die zum Aufrechterhalten der Masse in der unabgelenkten Lage erforderlich ist, liefert das erste Integral der Beschleunigung, die das Fahrzeug erfährt. Unter der Annahme, daß Korrekturen für irgendeine Komponente der Beschleunigung, der Schwerkraft oder einer anderen störenden Komponente gemacht worden sind, ist das erste Integral der gemessenen Beschleunigung die Fahrzeuggeschwindigkeit.The acceleration of any mass is proportional to the force acting on it. When there is a vehicle accelerated, seeks the inertial force acting on an eccentrically mounted mass with reference to cause a deflection on the vehicle. An equally large opposing force is necessary to keep the mass in the undeflected position. The time-related integration of the force that is required to maintain the mass in the undeflected position, the first integral provides the Acceleration experienced by the vehicle. Assuming corrections for some component acceleration, gravity or some other disturbing component the first integral of the measured acceleration is the vehicle speed.

Mit Einzel- oder Doppelintegratoren kombinierte Beschleunigungsmesser, die Ausgangssignale liefern, die der Geschwindigkeit bzw. der Entfernung proportional sind, sind bereits bekannt. Diese Beschleunigungsmesser sind vielfach außerordentlich kompliziert, fertigungstechnisch schwierig herzustellen und zusammenzubauen und hochgradig empfindlich gegen Vibrationen, Belastungen, Temperaturänderungen und andere äußere Umgebungsbedingungen.Accelerometers combined with single or double integrators that provide output signals which are proportional to the speed or the distance are already known. These accelerometers are often extremely complicated, difficult to manufacture and assemble in terms of manufacturing technology and highly sensitive to vibrations, loads, temperature changes and others external environmental conditions.

Bei einem bekannten Beschleunigungsmesser der eingangs erwähnten Art ist ein sich unter der Beschleunigungskraft bewegendes pendelartiges Element vorgesehen. Die Drehung dieses Elementes wird von einer Abnahmevorrichtung aufgenommen, und das entstandene elektrische Signal wird über eine Servoschleife mit einem Verstärker an einen Servo-Integrierender BeschleunigungsmesserIn a known accelerometer of the type mentioned above is a below the Accelerating force moving pendulum-like element provided. The rotation of this element is picked up by a pick-up device, and the resulting electrical signal is via a Servo loop with an amplifier to a servo integrating accelerometer

Anmelder:Applicant:

North American Aviation, Inc.,North American Aviation, Inc.,

Los Angeles, Calif. (V. St. A.)Los Angeles, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,Dr.-Ing. H. Ruschke, patent attorney,

München 27, Pienzenauer Str. 2Munich 27, Pienzenauer Str. 2

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

John McElroy Slater, Fullerton, Calif.;John McElroy Slater, Fullerton, Calif .;

Doyle Ernest Wilcox, Puente, Calif.;Doyle Ernest Wilcox, Puente, Calif .;

Darwin LeGrand Freebairn, University City, Mo.; Walter L. Pondrom jun., Houston, Tex.Darwin LeGrand Freebairn, University City, Mo .; Walter L. Pondrom Jr., Houston, Tex.

(V. StA.)(V. StA.)

motor gegeben, der die Ablenkung des Pendels wieder rückgängig macht. Die Umdrehungen des Motors werden zwecks Geschwindigkeitsanzeige in einem Zählwerk gezählt.motor given, which reverses the deflection of the pendulum. The revolutions of the engine are counted in a counter for the purpose of displaying the speed.

Es ist auch bereits bekannt, den Servomotor so auszubilden, daß er auf eine als Wirbelstromkörper wirkende Kupferscheibe wirkt, um mittels der erzeugten Wirbelströme das Pendel wieder in die Ruhelage zurückzuführen. Das Pendel kann dabei von Flüssigkeit umgeben sein.It is also already known to design the servomotor so that it acts as an eddy current body Acting copper washer works to bring the pendulum back to its rest position by means of the generated eddy currents traced back. The pendulum can be surrounded by liquid.

Die bekannten Beschleunigungsmesser haben den oben geschilderten Nachteil eines komplizierten Aufbaues und hoher Störanfälligkeit.The known accelerometers have the above-mentioned disadvantage of a complicated structure and high susceptibility to failure.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen und einen Beschleunigungsmesser zu schaffen, der mechanisch einfacher konstruiert ist und mit einem geringen Aufwand an Einzelteilen robust aufgebaut ist.It is the object of the present invention to overcome these drawbacks and to provide an accelerometer to create that is mechanically more simply constructed and with a low cost of individual parts is robustly constructed.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Unwuchtmasse des Pendels von dem Wirbelstromkörper gebildet wird.According to the invention this object is achieved in that the unbalance mass of the pendulum of the Eddy current body is formed.

Daraus ergibt sich eine viel kleinere und einfachere Konstruktion als bei Verwendung der bekannten pendelartigen und drehbaren Unwuchtmassen.This results in a much smaller and simpler construction than when using the known one pendulum-like and rotatable unbalance masses.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigtIn the following the invention is based on the drawing for example explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine Darstellung des Geschwindigkeitsmessers, der in eine Servoschleife eingeschaltet ist,1 shows a representation of the speedometer, which is switched into a servo loop,

Fig. 2 einen Querschnitt einer typischen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.Figure 2 is a cross section of a typical embodiment the device according to the invention.

Fig. 1 veranschaulicht die erfindungsgemäße Vorrichtung und ihre Servoschleife. Ein Servomotor 1Fig. 1 illustrates the device according to the invention and their servo loop. A servo motor 1

609 709/80609 709/80

treibt ein Zahnrad 2 und ein Zahnrad 3 an, die über eine Welle 4 Mehrpolmagnete 6 und 7 antreiben. Diese sind sehr nahe an einer geringe Trägheit aufweisenden drehbaren Masse 8 angeordnet, die eine Wirbelstromscheibe 9 aufweist. In dieser Darstellung ist die drehbare Masse 8 exzentrisch zu der Achse 11 angeordnet und daher einem Drehmoment um die Achse 11 bei Beschleunigung unterworfen. Die Scheibe 9 besteht aus Kupfer, Aluminium oder einem anderen leitenden Material, das nicht ferromagnetisch ist. Sie ist mit der Scheibe 10 verbunden, die mittels eines geringe Reibung aufweisenden Lagers angebracht ist, so daß sie sich um die Achse 11 drehen kann. Ein Loch 50 in der Scheibe 9 ist ausreichend groß, um den Durchgang der Welle 4 zu ermöglichen. Das Loch 50 ist größer als die Welle 4 und läßt daher eine kleine Bewegung der Scheibe 9 um die Achse 11 zu. Nachdem die Scheibe 9 von einer Ablenkung durch eine Servoschleife abgehalten wird, wie später erläutert wird, braucht der Spielraum zwischen der Welle 4 und dem Loch 50 nicht sehr groß zu sein. Ein Gegengewicht 12 ist in die Scheibe 10 zur Einstellung der Unwucht der Masse 8 eingefügt. Die Masse 8, die so angebracht ist, daß sie sich um die Achse 11 mit einem Minimum an Reibung dreht, wird um die Achse 11 bei Beschleunigung in der empfindlichen Richtung abgelenkt. Die empfindliche Richtung, die durch den Pfeil 45 veranschaulicht ist, liegt rechtwinklig zu den Achsen 11 und 13.drives a gear 2 and a gear 3, which drive multipole magnets 6 and 7 via a shaft 4. These are arranged very close to a low inertia having rotatable mass 8, the one Has eddy current disk 9. In this illustration, the rotatable mass 8 is eccentric to the axis 11 arranged and therefore subjected to a torque about the axis 11 during acceleration. the Disc 9 is made of copper, aluminum or some other conductive material that is not ferromagnetic is. It is connected to the disc 10, which is attached by means of a low-friction bearing is so that it can rotate about the axis 11. A hole 50 in the disc 9 is sufficient large to allow the passage of the shaft 4. The hole 50 is larger than the shaft 4 and can therefore a small movement of the disc 9 about the axis 11 to. After the disc 9 from a deflection is held by a servo loop, as will be explained later, needs the margin between the shaft 4 and the hole 50 not to be very large. A counterweight 12 is in the disk 10 to adjust the unbalance of the mass 8 inserted. The mass 8, which is attached so that it turns around the axis 11 rotates with a minimum of friction, is about the axis 11 when accelerating in the sensitive direction distracted. The sensitive direction illustrated by arrow 45 is perpendicular to axes 11 and 13.

Mit der drehbaren Masse 8 wirken eine Abnahmevorrichtung 14 und ein Drehmomenterzeuger 15 zusammen. Die Flachspule 16 der Abnahmevorrichtung 14 ist mit der Scheibe 10 der drehbaren Masse 8 verbunden. Das elektromagnetische Element 17, das ein C-förmiger Anker mit einem Paar entgegengesetzt gewickelter Spulen ist, stellt das andere Element der Abnahmevorrichtung 14 dar. Das elektromagnetische Element 17 wird von einer Wechselspannungsquelle 18 erregt. Nach einer Anfangseinstellung liegt die Flachspule 16 symmetrisch in dem Feld des Elementes 17, und es wird kein Ausgangssignal an den Verstärker 19 gegeben. Bei Ablenkung der drehbaren Masse 8, wie sie durch Beschleunigung verursacht wird, bewegt sich die Abnahmespule 16 mit Bezug auf das Element 17, und es wird eine Spannung induziert, die von dem Verstärker 19 aufgenommen wird. Wenn die Spule 16 in einer Richtung mit Bezug auf das Element 17 abgelenkt wird, nimmt der Verstärker 19 ein Signal mit einer bestimmten Phase auf. Wenn die Spule 16 in der entgegengesetzten Richtung mit Bezug auf das elektromagnetische Element 17 abgelenkt wird, erhält der Verstärker 19 ein Signal der entgegengesetzten Phase. Ein phasenempfindlicher Demodulator 20 erhält den Ausgang des Verstärkers 19 sowie den Ausgang der Wechselspannungsquelle 18, um ein Gleichstromausgangssignal zu schaffen, das gemäß der Ablenkung der drehbaren Masse 8 variiert. Infolge der Lagerung mit geringer Reibung und der geringen Trägheit der Masse 8 können Abnahmefrequenzen bis zu mehreren hundert Hertz aufgenommen und von dem Demodulator 20 demoduliert werden. Ein Frequenzkompensationsnetzwerk 21 erhält den Ausgang des Demodulators 20. Das Ausgangssignal des Netzwerks 21 verläuft zuerst durch den Wechselstrommagnetverstärker 22 und dann durch den phasensynchronisierten Gleichrichter 23 und wird schließlich an den Motor 1 angelegt, der in diesem Fall ein Gleichstrommotor ist. Der Verstärker 22 und der Gleichrichter 23 können durch einen Gleichstromverstärker ersetzt werden, der umkehrbaren Ausgang hat. Der Motor 1 läuft daher gemäß den Ablenkungen der Masse 8 um und versetzt die Mehrpolmagnete 6 und 7 in schnelle Drehung, wobei Wirbelströme in der Scheibe 9 induziert werden. Diese Ströme liefern ein Kräftepaar und bringen die Masse 8 wieder in die Ausgangsstellung zurück. Infolge des schnellen Ansprechvermögens des Motors 1 wird die Masse 8 in einer im wesentlichen unabgelenkten Lage gehalten. Bei den im Betrieb vorwiegend auftretenden mäßigen Geschwindigkeiten (einige Umdrehungen pro Sekunde) ist das an der Scheibe 9 entwickelte Kräftepaar oder Mitnahmesffekt der Geschwindigkeit der Magnete direkt proportional.A removal device 14 and a torque generator 15 cooperate with the rotatable mass 8. The flat coil 16 of the removal device 14 is connected to the disk 10 of the rotatable mass 8 tied together. The electromagnetic element 17, which is a C-shaped armature with a pair opposed wound coils, is the other element of the removal device 14. The electromagnetic Element 17 is excited by an alternating voltage source 18. After an initial setting, the flat coil is in place 16 symmetrical in the field of the element 17, and there is no output signal to the amplifier 19 given. When the rotatable mass 8 is deflected, as it is caused by acceleration, moves the pick-up coil 16 moves with respect to the element 17, and a voltage is induced which is picked up by the amplifier 19. When the spool 16 is unidirectional with respect to the Element 17 is deflected, the amplifier 19 receives a signal with a certain phase. if the coil 16 is deflected in the opposite direction with respect to the electromagnetic element 17 becomes, the amplifier 19 receives a signal of the opposite phase. A phase sensitive one Demodulator 20 receives the output of amplifier 19 and the output of AC voltage source 18, to provide a DC output that varies according to the deflection of the rotatable mass 8. As a result of the storage with low friction and the low inertia of the mass 8, decrease frequencies can occur can be recorded up to several hundred Hertz and demodulated by the demodulator 20. A frequency compensation network 21 receives the output of the demodulator 20. The output signal of the network 21 runs first through the AC solenoid amplifier 22 and then through the phase-synchronized rectifier 23 and is finally applied to the motor 1, which is in this Case is a DC motor. The amplifier 22 and the rectifier 23 can be through a DC amplifier which has reversible output. The motor 1 therefore rotates according to the deflections of the mass 8 and displaces the multipole magnets 6 and 7 in rapid rotation, with eddy currents being induced in the disk 9. These Currents supply a couple of forces and bring the mass 8 back into its starting position. As a result of the rapid response of the engine 1, the mass 8 is in a substantially undeflected position held. At the moderate speeds that predominantly occur during operation (a few revolutions per second) is the force couple developed on the disk 9 or the drag effect of the speed the magnets directly proportional.

Das Kompensationsnetzwerk 21 und die verschiedenen anderen Elemente der Schaltung bilden ein geschlossenes Schleifenservosteuersystem, das gemäß den bekannten Grundsätzen für Servomechanismen ausgebildet ist. Das als Verzögerungsnetzwerk dargestellte Netzwerk 21 ist so gestaltet, daß es eine Anhebung bei den niedrigeren Frequenzen liefert, um dem Servosystem ausreichendes Ansprechvermögen und Stabilität zu geben. In bestimmten Fällen kann das Netzwerk 21 entfallen, um die Stabilität zu erhalten. Das von dem Zahnrad 2 angetriebene Zahnrad 24 treibt den Zähler 25, der die Umdrehungen des Gleichstrommotors 1 zählt und eine direkte Ablesung der Geschwindigkeit liefert.The compensation network 21 and the various other elements of the circuit form a closed loop servo control system operating in accordance with known principles for servo mechanisms is trained. The network 21 shown as a delay network is designed so that there is an increase at the lower frequencies provides sufficient responsiveness to the servo system and give stability. In certain cases, the network 21 can be omitted in order to maintain stability. The driven by the gear 2 gear 24 drives the counter 25, which the revolutions of the DC motor 1 counts and gives a direct reading of the speed.

Infolge der Trägheit des Motors, der Magnete und der Zahnräder kann die Drehung des Motors 1 den hochfrequenten Ablenkungen der Masse 8 nicht folgen, und daher können diese Ablenkungen von der Drehung des Motors nicht gezählt werden, da diese Frequenzen oberhalb des Ansprechvermögens der Servoschleife liegen. Diese Ablenkungen sind äußerst unerwünscht, da bei einer Ablenkung die drehbare Masse für Beschleunigungen längs der Achse 13 zusätzlich zu den zuvor beschriebenen empfindlich wird. Zur Erzielung größerer Genauigkeit ist es daher zweckmäßig, die Masse 8 auch bei hohen Frequenzen in einer Nullstellung längs der Achse 13 zu halten, und eine zusätzliche Servoschleife verwendet zur Erzielung dieses Zweckes den Drehmomenterzeuger 15. Ein Schalter 26 verbindet im eingeschalteten Zustand den Ausgang des Demodulators 20 mit einem Kompensationsnetzwerk 27, das denVerstärker 28 enthält. Dieses Netzwerk ermöglicht nur den Durchgang der höheren Frequenzen und Meiert bei höheren Frequenzen größere Verstärkung. Das Signal wird der Spule 29 des Drehmomenterzeugers 15 zugeführt. Ein in Reihe mit der Spule 29 liegender Kondensator (nicht gezeichnet) verhindert, daß unerwünschte Gleichstromkomponenten in der Spule 29 fließen. Magnete 30 und 30 a, die jeweils einen Nordpol und einen Südpol aufweisen, bilden den restlichen Teil des Drehmomenterzeugers 15. Somit wirken die an die Spule 29 angelegten Signale als ein Geschwindigkeitsdämpfungsmittel, das die Masse 8 davon abhält, bei Beschleunigungen höherer Frequenzen abgelenkt zu werden« Vergrößerung der Viskosität des Schwimmfluidums (im folgenden im Zusammenhang mit Fig. 2 erwähnt) ist eine andere Möglichkeit zur Erzielung eines Geschwindigkeitsdämpfungsmittels, um die Empfindlichkeit gegen Beschleunigungen hoher Frequenzen zu vermindern. Die Vergrößerung des Trägheitsmomentes des Pendels bewirkt ebenfalls eine Herabsetzung der Empfindlichkeit gegen hoch-Due to the inertia of the motor, the magnets and the gears, the rotation of the motor 1 can high frequency deflections of the mass 8 do not follow, and therefore these deflections from the Rotation of the motor should not be counted as these frequencies are above the response of the Servo loops. These deflections are extremely undesirable because if there is a deflection, the rotatable Mass is sensitive to accelerations along the axis 13 in addition to those previously described. To achieve greater accuracy, it is therefore advisable to use the mass 8 even at high frequencies hold in a zero position along axis 13, and an additional servo loop is used to achieve this for this purpose the torque generator 15. A switch 26 connects in the switched-on state the output of the demodulator 20 to a compensation network 27 containing the amplifier 28. This Network only allows the passage of higher frequencies and Meiert at higher frequencies greater gain. The signal is fed to the coil 29 of the torque generator 15. One in a row with the coil 29 lying capacitor (not shown) prevents undesired direct current components in the coil 29 flow. Magnets 30 and 30 a, each having a north pole and a south pole have, form the remaining part of the torque generator 15. Thus, the applied to the coil 29 act Signals as a speed damping means that prevents the mass 8 from accelerating to be deflected at higher frequencies «Increase in the viscosity of the swimming fluid (mentioned below in connection with Fig. 2) is another way of achieving this a speed damping agent to reduce the sensitivity to accelerations of high frequencies to diminish. The increase in the moment of inertia of the pendulum also causes a reduction in sensitivity to high

5 65 6

frequente Beschleunigungen. Als Folge davon werden Die Berechnung der genauen Beziehungen, so daßfrequent accelerations. As a result, the calculation of the exact relationships so that

Ablenkungen niedrigerer Frequenzen durch die An- die Auftriebsänderung die Leitfähigkeitsänderung mitDistractions of lower frequencies due to the lift change with the change in conductivity

Sprecheigenschaften des Motors 1 und Ablenkungen der Temperatur kompensiert, ist folgende:Speech properties of the motor 1 and deflections of the temperature compensated, is the following:

der übrigen höheren Frequenzen auf einem Minimum L=Mr χ oVr χ (V) of the other higher frequencies at a minimum L = Mr χ oVr χ (V)

durch das Dämpfungsmittel gehalten. Es sind daher 5 1 2 'held by the damping means. There are therefore 5 1 2 '

in der dargestellten Ausführungsform zwei ge- wobeiin the illustrated embodiment, two ge with

schlossene Schleifenservokreise vorhanden. Die Dreh- L = Drehmomente, die auf eine drehbare Masseclosed loop servo circuits available. The torsional L = torques acting on a rotating mass

zahl des Motors 1 ist eine Anzeige für die Be- wirken, die in einem Fluidum beschleunigtnumber of motor 1 is an indication of the effect that accelerates in a fluid

schleunigung. Die Wellenposition des Motors 1 wird;acceleration. The shaft position of the motor 1 becomes;

oder die an dem Zähler 25 abgelesene Umdrehungs- io M = schwebende Masse;or the rotation read on the counter 25 M = floating mass;

zahl ist eine Anzeige der Geschwindigkeit der Vor- rx = Entfernung zwischen Drehpunkt undnumber is an indication of the speed of the front r x = distance between pivot point and

richtung. Schwerpunkt der Masse;direction. Center of gravity of the crowd;

Fig. 2 ist ein Querschnitt einer typischen Aus- x = Beschleunigung in der empfindlichen Rich-Fig. 2 is a cross section of a typical out x = acceleration in the sensitive direction

führungsform der Vorrichtung nach der Erfindung. tung;management form of the device according to the invention. tung;

Der Motor 1 treibt ein Zahnrad 2, das wiederum ein i5 V= Volumen der in dem Fluidum schwebendenThe motor 1 drives a gear 2, which in turn has an i5 V = volume of the floating in the fluid

Zahnrad 3 antreibt. Die Welle 4 ist im Gehäuse ge- Masse;Gear 3 drives. The shaft 4 is grounded in the housing;

lagert und an einer Aluminiumnabe 31 angebracht, r2 = Entfernung zwischen dem Drehpunkt undand attached to an aluminum hub 31, r 2 = distance between the pivot point and

an der eine Magnetgruppe 6 befestigt ist. Eine gleich- dem Mittelpunkt des Auftriebs;to which a magnet group 6 is attached. One equal to the center of lift;

artige Aluminiumnabe 32 lagert eine Magnetgruppe 7. ρ = Fluidumdichte.like aluminum hub 32 supports a group of magnets 7. ρ = fluid density.

Bei Temperaturänderungen, kann sich das Magnetfeld 20C-I-I. j * * τ-* ι.When the temperature changes, the magnetic field can 20 CII. j * * τ- * ι.

der Magnete 6 und 7 beträchtlich ändern. Die *P gleiches und entgegengesetztes Drehmomentof magnets 6 and 7 change considerably. The * P equal and opposite torque

Aluminiumnaben 31 und 32 bilden eine Vorrichtung T™1 ff Mag^n PJ1 efert werden' ^ Str°m A lT\ Aluminum hubs 31 and 32 form a device T ™ 1 ff Mag ^ n PJ 1 efert '^ Str ° m A lT \

zum Kompensieren der Änderung der Magnetstärkf der Wirbelstromscheibe induzieren, so daß das Pendelto compensate for the change in the magnetic strength of the eddy current disc induce so that the pendulum

mit der Temperatur. Der Wärmeausdehnungskoeffizi- unabSelenkt Sehalten wird: with temperature. The coefficient of thermal expansion is maintained independently of the deflection:

ent der Naben 31 und 32 und die Nabenform korn- 25 __ ω _ ' n\ ent of the hubs 31 and 32 and the hub shape grain 25 __ ω _ 'n \

pensieren die Änderung der Magnetstärke durch * ~~ ~r~ ~ ' ^- ' compensate the change in magnetic strength by * ~~ ~ r ~ ~ ' ^ -'

Verändern des Abstandes zwischen den Magneten wobeiChanging the distance between the magnets whereby

bei verschiedenen Temperaturen. Ein praktischat different temperatures. A practical

linearer Ausgang des Meßgerätes wird dadurch trotz Li = durch Induktion geschaffenes Drehmoment;The linear output of the measuring device is thus despite L i = torque created by induction;

Temperaturänderungen erhalten. 30 K= eine Konstante;Receive temperature changes. 30 K = a constant;

Die drehbare Masse 8 taucht gemäß Fig. 2 in ω = Winkelgeschwindigkeit der Magnete;According to FIG. 2, the rotatable mass 8 is immersed in ω = angular velocity of the magnets;

ein flüssigkeitsdichtes Abteil und ist auf einer Welle 35 r = Koeffizient des spezifischen Widerstandes dera liquid-tight compartment and is on a shaft 35 r = coefficient of the specific resistance of the

mittels eines Flüssigkeitslagers angeordnet. Eine Scheibe.arranged by means of a liquid bearing. A disk.

Pumpe 33 liefert Flüssigkeit, wie ζ B. Petroleum Man setzt die Gleichungen (1) und (2) einanderPump 33 delivers liquid, such as ζ B. Petroleum Put equations (1) and (2) together

oder einen mit Fluor versetzten Kohlenwasserstoff, 35 ^or a fluorinated hydrocarbon, 35 ^

an eine Rohrleitung 34, die von der Mitte der Welle 35 gleich und löst nach — auf, wodurch man die Benach unten verläuft und mit Bezug auf die Nabe 36 schleumgung geteilt durch die Winkelgeschwindigkeit schwimmt. Die drehbare Masse 8 liegt in einer der Magnete erhält (die eine Konstante bleiben soll, flüssigkeitsdichten Kammer 37. Eine Rückleitung 38 so daß sich ein konstanter Skalenfaktor ergibt): verläuft von der Kammer 37 zu der Pumpe 33. Die 40to a pipeline 34 which is equal to 35 from the center of the shaft and solving for - on, thereby floating the Benach runs down and divided schleumgung with respect to the hub 36 by the angular velocity. The rotatable mass 8 lies in one of the magnets (which should remain a constant, liquid-tight chamber 37. A return line 38 so that there is a constant scale factor): runs from the chamber 37 to the pump 33. The 40

Scheibe 9 befindet sich in dem Teil der Kammer 37, *Λ rv „ „ ν _ ν ω /o\Disk 9 is located in the part of chamber 37, * Λ rv "" ν _ ν ω / o \

die zwischen den Magnetgruppen 6 und 7 liegt. Die r which lies between the magnet groups 6 and 7. The r

Welle 4 verläuft durch ein Loch in der Scheibe 9 mit ... „Shaft 4 runs through a hole in disk 9 with ... "

einem Spielraum, der größer als die maximale Ab- J^-(Mr1 -Vr^q) = —, (4)a margin greater than the maximum Ab- J ^ - (Mr 1 -Vr ^ q) = -, (4)

lenkung ist, welche die Masse 8 erfährt. 45 ω r steering is what the mass 8 experiences. 45 ω r

Die Scheibe 9 besteht aus Stoffen, wie Aluminium ^ ^ The disc 9 is made of materials such as aluminum ^ ^

oder Kupfer, mit guter elektrischer und thermischer — = ■ = konstant. (5)or copper, with good electrical and thermal - = ■ = constant. (5)

Leitfähigkeit. Je höher die Leitfähigkeit ist, um so ω r{Mrx— Vr2Q) Conductivity. The higher the conductivity, the more ω r {Mr x - Vr 2 Q)

größer ist das verfügbare Drehmoment, und um so Bei Temperaturänderung muß folgende BeziehungThe available torque is greater, and so is the following relationship when the temperature changes

hoher kann die Unwucht der Masse 8 sein. Bekannte 50 zutreffen faus das Verhältnis in der Gleichung (5) einethe unbalance of the mass 8 can be higher. 50 apply known fa u s, the ratio in equation (5)

Metalle und Legierungen mit hoher Leitfähigkeit Konstante bleiben soll: haben auch eine große Leittahigkeitsanderung mit derMetals and alloys with high conductivity should remain constant : also have a large change in conductivity with the

Temperatur, welche die Empfindlichkeit des Instru- r{MrxFr2 ρ) = konstant. (6)Temperature, which the sensitivity of the instru- r {Mr x - Fr 2 ρ) = constant. (6)

mentes direkt beeinflussen kann Mittel müssen vor- Der spezifische Widerstand r ist: gesehen werden, um diese Leitfahigungsanderung mit 55mentes can directly influence funds must be seen before- The specific wide rstand r is: to be seen around this change in conductance with 55

der Temperatur zu kompensieren, um die Anwendung r — ro(l + at), (7)to compensate the temperature to the application r - r o (l + at), (7)

von unmagnetischen Stoffen hoher Leitfähigkeit zu wobeifrom non-magnetic materials of high conductivity to being

ermöglichen. Dies wird in der Vorrichtung, z. B. r0 == spezifischer Widerstand ohne Temperaturnach Fig. 1, durch eine entsprechende Ausbildung änderung;enable. This is done in the device, e.g. B. r 0 == specific resistance without temperature according to Fig. 1, by a corresponding design change;

zur Kompensation dieser Änderung erreicht. Be- 60 a _ Temperaturkoeffizient des spezifischen stimmte Flüssigkeiten, wie z. B. die erwähnten Mittel, Widerstandes; haben ein geeignetes Änderungsverhältnis der Dichte t — Temperaturänderung mit der Temperatur für eine entsprechende Kompensation. Der Gedanke ist dann, ein Mittel zu ver- u _ . . .„ wenden, das den Auftrieb oder die Schwimmfähigkeit 65 S = Qo U — b U > (°) und somit die Unwucht der exzentrisch angeordneten wobeiachieved to compensate for this change. Determine 60 a _ temperature coefficient of the specific certain liquids, such as B. the means mentioned, resistance; have a suitable change ratio of density t - temperature change with temperature for a corresponding compensation. The idea, then, is a means to comparable u _. . . “Turn that the buoyancy or the buoyancy 65 S = Qo U - b U > (°) and thus the imbalance of the eccentrically arranged whereby

Masse ändert, um die Änderung der Leitfähigkeit der ρ0 = Anfangsdichte ohne Temperaturänderung;Mass changes to the change in conductivity of ρ 0 = initial density without temperature change;

Scheibe genau zu kompensieren. b = Temperaturkoeffizient der Fluidumdichte.Compensate disc exactly. b = temperature coefficient of fluid density.

Durch Einsetzen von (7) und (8) in (6) erhält man:Substituting (7) and (8) into (6) one gets:

r0 (1 + αt) [Mr1 - Vr2 -Q0(I- bt)] r 0 (1 + αt) [Mr 1 - Vr 2 -Q 0 (I- bt)]

[r0 + roat] [Mr1 — Vr2 ■ Q0 + Vr2Q0bt] [r 0 + r o at] [Mr 1 - Vr 2 ■ Q 0 + Vr 2 Q 0 bt]

[T0Mr1-r0Vr2Q0 + r0Vr2Q0bt + roat MV1- roatV'r2Q0 + r0atVr2- Qobt\ [T 0 Mr 1 -r 0 Vr 2 Q 0 + r 0 Vr 2 Q 0 bt + r o at M V 1 - r o atV'r 2 Q 0 + r 0 atVr 2 - Q o bt \

Wenn man die Ableitung nimmt und gleich Null setzt, um für den Fall zu lösen, in dem die Gleichung eine Konstante ist, erhält man:Taking the derivative and setting it equal to zero to solve for the case where the equation is a constant one gets:

konstant,constant, (9)(9) konstant,constant, (10)(10) konstant.constant. (11)(11)

rQ Vr2Qobdtr Q Vr 2 Q o bdt

— r0aVr2 ■ Qodt + r0aVr2Q0b2tdt = 0 . - r 0 aVr 2 ■ Q o dt + r 0 aVr 2 Q 0 b2tdt = 0.

Bei Entfernung des gemeinsamen Faktors r0 und dt und bei Vernachlässigung des kleineren Gliedes ergibt sich:Removing the common factor r 0 and dt and neglecting the smaller term results in:

Vr2Q0b +Vr 2 Q 0 b +

Vr2Q0(P-a)Vr 2 Q 0 (Pa)

Vr2Q0 Mr1 Vr 2 Q 0 Mr 1

ο,ο,

-UMr1,-UMr 1 ,

a-b 'away '

(12)(12)

Gleichung (12) veranschaulicht, welche Beziehung die Parameter des Volumens, r2, Q0, der Masse und rx zueinander haben müssen, damit die Wärmekoeffizienten des spezifischen Widerstandes und der Fluidumdichte, α und b, einander kompensieren. Es wird bemerkt, daß Vr2Q0 die Auftriebsunwucht der drehbaren Masse 8. und Mr1 ihre Massenunwucht ist. Es kann bemerkt werden, daß die Volumenunwucht dann Vr2 sein würde. Die Volumenunwucht hat natürlich ein vorbestimmtes Verhältnis zu der Auftriebsunwucht, wobei das Verhältnis die Fluidumdichte Q ist. Daher drückt die Gleichung (12) die Beziehung der Auftriebsunwucht zu der Massenunwucht aus, falls Temperaturkompensation erreicht werden soll. Die Kompensation besteht darin, daß die Änderung der Scheibenleitfähigkeit infolge der Temperatur durch die Änderung der Fluidumdichte kompensiert wird.Equation (12) illustrates the relationship that the parameters of volume, r 2 , Q 0 , mass and r x must have with one another in order for the thermal coefficients of resistivity and fluid density, α and b, to compensate for one another. It is noted that Vr 2 Q 0 is the buoyancy imbalance of the rotatable mass 8 and Mr 1 is its mass imbalance. It can be noted that the volume imbalance would then be Vr 2 . The volume imbalance, of course, has a predetermined ratio to the buoyancy imbalance, the ratio being the fluid density Q. Therefore, equation (12) expresses the relationship of the lift imbalance to the mass imbalance if temperature compensation is to be achieved. The compensation consists in the fact that the change in the disk conductivity due to the temperature is compensated for by the change in the fluid density.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Integrierender Beschleunigungsmesser mit einer Pendelmasse, einem damit verbundenen Wirbelstromkörper, einer Abnahmevorrichtung zum Messen der Winkelstellung des Pendels, einer Servoschleife mit angeschlossenem Motor, der eine Magnetanordnung dreht, die zwecks Rückstellung des Pendels auf den Wirbelstromkörper einwirkt, sowie mit einem Zählwerk zur Zählung der Motorumdrehungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtmasse des Pendels von dem Wirbelstromkörper gebildet wird.1. Integrating accelerometer with a pendulum mass, one connected to it Eddy current body, a measuring device for measuring the angular position of the pendulum, a Servo loop with a connected motor that rotates a magnet assembly that is used for resetting of the pendulum acts on the eddy current body, as well as with a counter for counting of the motor revolutions, characterized in that the unbalanced mass of the pendulum is formed by the eddy current body. 2. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetanordnung zwei gleichsinnig gedrehte und auf beiden Seiten des Wirbelstromkörpers angeordnete Dauermagnete aufweist.2. Accelerometer according to claim 1, characterized in that the magnet arrangement two permanent magnets rotated in the same direction and arranged on both sides of the eddy current body having. 3. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelstromkörper als eine mit einer zentrischen Öffnung versehene Kreisscheibe ausgebildet ist und die Magnete an einer durch die Öffnung gehenden Achse angeordnet sind.3. Accelerometer according to claim 2, characterized in that the eddy current body is designed as a circular disc provided with a central opening and the Magnets are arranged on an axis passing through the opening. 4. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wirbelstromkörper in einem Fluidum angeordnet ist, wobei die Auftriebsunwucht und die Massenunwucht des Wirbelstromkörpers eine vorbestimmte Beziehung zu dem Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes des Wirbelstromkörpers in dem magnetischen Feld und dem Temperaturkoeffizienten der Fluidumdichte des Fluidums haben, so daß die Wirkungen der Temperatur auf die Vorrichtung kompensiert werden.4. Accelerometer according to claim 1, characterized in that the eddy current body is arranged in a fluid, the buoyancy imbalance and the mass imbalance of the eddy current body has a predetermined relationship to the temperature coefficient of the specific Resistance of the eddy current body in the magnetic field and the temperature coefficient the fluid density of the fluid so as to compensate for the effects of temperature on the device. 5. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Beziehung der Auftriebsunwucht zu der Massenunwucht gleich dem Verhältnis des Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes des Wirbelstromkörpers geteilt durch die Differenz zwischen dem Temperaturkoeffizienten des spezifischen Widerstandes des Körpers und dem Temperaturkoeffizienten der Fluidumdichte des Fluidums ist.5. Accelerometer according to claim 4, characterized in that the predetermined Relationship of the lift imbalance to the mass imbalance equal to the ratio of the temperature coefficient the resistivity of the eddy current body divided by the difference between the temperature coefficient of the resistivity of the body and the Is the temperature coefficient of the fluid density of the fluid. In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1035 370;
französische Patentschrift Nr. 1212 770;
USA.-Patentschriften Nr. 2 853 287, 2 933 298, 964 949.
Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1035 370;
French Patent No. 1212 770;
U.S. Patent Nos. 2,853,287, 2,933,298, 964,949.
In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1125 690.
Legacy Patents Considered:
German Patent No. 1125 690.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 609 709/80 10.66 © Bundesdruckerei Berlin609 709/80 10.66 © Bundesdruckerei Berlin
DEN19832A 1961-03-14 1961-04-04 Integrating accelerometer Pending DE1228083B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DEN19832A DE1228083B (en) 1961-03-14 1961-04-04 Integrating accelerometer

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB925561A GB934770A (en) 1961-03-14 1961-03-14 Torque integrator
DEN19832A DE1228083B (en) 1961-03-14 1961-04-04 Integrating accelerometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1228083B true DE1228083B (en) 1966-11-03

Family

ID=25988745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEN19832A Pending DE1228083B (en) 1961-03-14 1961-04-04 Integrating accelerometer

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1228083B (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1035370B (en) * 1954-08-09 1958-07-31 Licentia Gmbh Device for the electrical integration of measured quantities according to the eddy current principle
US2853287A (en) * 1952-03-13 1958-09-23 Research Corp Motion-measuring system
FR1212770A (en) * 1958-07-09 1960-03-25 Alsacienne Constr Meca Integrating accelerometer
US2933298A (en) * 1953-11-16 1960-04-19 Ibm Integrating accelerometer
US2964949A (en) * 1956-10-12 1960-12-20 North American Aviation Inc Induction velocity meter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2853287A (en) * 1952-03-13 1958-09-23 Research Corp Motion-measuring system
US2933298A (en) * 1953-11-16 1960-04-19 Ibm Integrating accelerometer
DE1035370B (en) * 1954-08-09 1958-07-31 Licentia Gmbh Device for the electrical integration of measured quantities according to the eddy current principle
US2964949A (en) * 1956-10-12 1960-12-20 North American Aviation Inc Induction velocity meter
FR1212770A (en) * 1958-07-09 1960-03-25 Alsacienne Constr Meca Integrating accelerometer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19510579C2 (en) Angle of rotation or speed sensor
DE3103467C2 (en)
DE3219290C2 (en)
DE3405518A1 (en) GYROSCOPE
DE3730841A1 (en) Eddy current tachometer
AT406425B (en) DEVICE FOR DETERMINING THE VISCOSITY OF A LIQUID
DE1228083B (en) Integrating accelerometer
DE4134311C2 (en) Inertial sensor
DE4306183C1 (en) Material paramagnetic characteristics measuring device - has measuring cuvette and magnetic compensation device for background interference signal
CH379167A (en) Differentiating accelerometer
DE1962136C3 (en) Angular velocity measuring device
DE1523206A1 (en) Arrangement for electronic speed measurement and registration
DE1548463B2 (en) FILLING ARRANGEMENT FOR ROTARY ROTORS
DE2709454C3 (en) Accelerometer
DE2000854A1 (en) Electric measuring device
DE757786C (en) Automatic lateral stabilization for aircraft
DE1285774B (en) Accelerometer
DE1956001A1 (en) Magnetic field dependent device and compass system using such device
DE1266994B (en) Impeller meter for measuring the amount of flowing gases
DE1125690B (en) Temperature insensitive accelerometer
DE2627852B2 (en) Gyroscopic device, the rotor of which is subjected to a torque by a magnetic device acting on it
DE3348445C2 (en) Generating index pulses proportional to disk drive motor revolutions
DE1548463C3 (en) Sensing arrangement for swing rotor gyroscope
DE1281156B (en) Device for generating an extremely constant rotary movement on a position-stabilized platform
DE3218451C2 (en)